초록 ▼

○ 방사선 기술을 이용하여 이온전도성 마이크로니들 패치 제조 기술을 개발 (제1세부과제)하고, 장시간 경피 약물 전달이 가능한 고탄력 피부 접착 패치를 개발(제2세부과제)하여, 이온전도성과 고탄성을 가지고, 장시간 피부에 부착하여도 부작용이 발생하지 않는 신개념의 급/만성 염증 치료용 바이오 패치 개발
< 1차년도 >
○ 방사선 이용 이온전도성 약물담지용 고분자 소재 개발
○ 방사선 이온화 에너지에 대한 약물 및 고분자의 안전성 특성 평가
○ 방사선 이용 전도성 고분자 복합체 기반 약물담지용 소재 제조
○

○ 방사선 기술을 이용하여 이온전도성 마이크로니들 패치 제조 기술을 개발 (제1세부과제)하고, 장시간 경피 약물 전달이 가능한 고탄력 피부 접착 패치를 개발(제2세부과제)하여, 이온전도성과 고탄성을 가지고, 장시간 피부에 부착하여도 부작용이 발생하지 않는 신개념의 급/만성 염증 치료용 바이오 패치 개발
< 1차년도 >
○ 방사선 이용 이온전도성 약물담지용 고분자 소재 개발
○ 방사선 이온화 에너지에 대한 약물 및 고분자의 안전성 특성 평가
○ 방사선 이용 전도성 고분자 복합체 기반 약물담지용 소재 제조
○ 대면적 마이크로니들 어레이 기판 제작

< 2차년도 >
○ 방사선 이용 이온전도성 약물담지 고분자 전달체 제조조건 확립
○ 이온전도성 니들형 전달체 제형 설계 및 방사선 조사 조건 확립
○ 방사선 이용 전도성 고분자 복합체 기반 약물담지 제조조건 확립
○ 방사선 이용 마이크로니들형 고분자 소재 제형 및 이온화 에너지 조사조건 확립
○ 피부접착식 경피 약물전달 마이크로니들 패치 개발

< 3차년도 >
○ 인공피부조직 개발을 통한 약물전달 효능평가
○ 방사선 이용 이온전도성 마이크로니들의 대량 생산 기술 개발
○ 방사선 이용 이온전도성 마이크로니들 복합 약물 전달체 시작품 제작

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. The result of the research and development
1. 1st year (2017)
■ Development of polymer material for supporting ion-conducting drug using radiation
• Development of needle-type drug-supported polymer material using radiation technology
• Evaluation of PVP Hydrogel Characteristics Usi

Ⅳ. The result of the research and development
1. 1st year (2017)
■ Development of polymer material for supporting ion-conducting drug using radiation
• Development of needle-type drug-supported polymer material using radiation technology
• Evaluation of PVP Hydrogel Characteristics Using Radiation Technology
: Irradiation conditions: 10-75 kGy)
: 3-20 wt% in polymer content
: 85% gelation rate, 500% swelling degree, compressive strength about 300kPa
• PDMS needle mold manufacturing
• Manufacture of PVP / κ-C / Gc / LBG needle type hydrogel
■ Influence evaluation of radiation ionization energy dose of drug
• Selected three types of drugs for the treatment of ion conductive inflammation
• Evaluation of the radiological effects of three ionic drugs(Ibuprofen, celecoxib, diclofenac)
• Evaluation of chemical change characteristics by ionizing energy dose
• Confirmation of chemical structure change according to radiation energy dose
: Decomposition from celecoxib, diclofenac sodium salt 10 kGy
: At 70 kGy dose, 87% and 77% drug degradation, respectively
■ Selection of Conductive Polymer Composite Candidates and Structural Design
• Preparation and Characterization of Polymer Material for Radiation-Conducting Drug Support
: Establishment of irradiation conditions　(5-25 kGy)
• Positive charge monomer modified chitosan synthesis
: AEMA-g-chitosan Structure Analysis (NMR, ATR-FTIR)
• Thermal characterization
: Thermal Differential and Pyrolysis Behavior Evaluation
• Determination of molecular weight by decomposition conditions(Mw 5,486 ~ 7,507)
: More than 20% AEMA adoption rate
: Particle size measurement: 203 nm ~ 382 nm
: Surface charge measurement: -8 mV to +2 mV
■ Development of large area high aspect ratio microneedle array manufacturing process
• Development of large area high aspect ratio microneedle ray mold mold manufacturing process
- Developed two-etched wafer bonding technology for deep etch etching (KOH wet etching) to obtain high aspect ratio (height /width) ultra-precision microneedle array
- Large-area precision mold array fabrication by using metal processing and e-beam surface treatment technology instead of Si-based technology to improve productivity (semi-permanent mold production)
- Selection of needle design for maximizing drug delivery efficiency Realization of -8 “wafer process, shape accuracy : within 2.5nm, needle size tolerance: within 2.0%, needle width: 194 ± 3μm, height: 598 ± 2μm, aspect ratio: 3 or more, minimum array area 100x100mm, surface shape error (tolerance) ): 2.6 ± 3nm)

2. 2nd year (2018)
■ Establishment of conditions for manufacturing high molecular carriers supported with ion-conducting drugs using radiation
• Optimization of Physical and Chemical Properties of Polymer Carriers by Electrolyte Composition
- Characterization of Pyrrole (Py) / Para-toluenesulfonate (pTS) Concentration
- Chemical structure analysis through FTIR
: Conductivity 19.36 ± 5.16 mS / cm
- Optimization of electrolyte composition according to drug loading
: Optimization under the condition of Py / pTS (0.15M / 0.1M)
■ Design of ion conductive needle carrier formulation and establishment of irradiation conditions
• Evaluation of mechanical, physical and chemical properties of drug carrier polymer carriers
- Preparation of needle-type conductive hydrogel containing graphene oxide (GO) using radiation technology
: 85% or more crosslinking rate, 26-34% swelling degree
: Compressive strength 76.14 ± 1.49 kPa
• Cytotoxicity evaluation of drug-carried polymer carriers
- Biocompatibility Evaluation of Needle-type Conductive Hydrogel Containing Graphene Oxide (GO)
: Cytotoxicity Assessment of NIH3T3
: Cell survival rate 90-95%
■ Formulation of irradiation-type microneedle polymer materials and establishment of ionization energy irradiation conditions
• Establishment of polymer matrix composition and irradiation conditions
- Polyvinyl Pyrrolidone (PVP) solution using radiation has antiviral effect with Glycerine (Gc) (0, 0.5, 1, 1.5 wt%), Locust Bean Gum (LBG) (0, 0.25, 0.5, 1 wt%) Prepared needle-type hydrogel by mixing κ-Carrageenan (κC) (0, 0.25, 0.5, 1 wt%)
: Irradiation conditions: 50 kGy (10 kGy / hr)
: Crosslinking rate 73 ~ 83%, Swelling degree 1300 ~ 1900%
: Cell survival rate 78-86%
- Optimization of Physical / Chemical Properties of Microneedle Polymer
: Compressive Strength 11 ~ 37 kPa
: TGA thermal analysis
: FT-IR, XPS chemical structure analysis
■ Development of skin adhesive patch manufacturing process for transdermal drug delivery using radiation (including material property evaluation)
• Developed microneedle patch manufacturing process for radiation
- Preparation of PVP hydrogel microneedle patch using radiation and analysis of physical properties Number: 11,664 (108x108), aspect ratio
: 3 or more, shape shrinkage; pvp hydrogel - 28 ± 3%, PEG hydrogel-3%, elasticity: 0.2 MPa or more)
- Optimization of large area patch manufacturing process (completed evaluation of structural reproducibility and properties)

3. 3rd year (2019)
■ Development of mass production technology and evaluation of drug delivery efficacy of radiation-conducting ion-conducting microneedle
• Evaluation of drug delivery efficacy of microneedle using Franz cell
- Ibuprofen drug delivery efficacy evaluation at 40 ℃
: PVP microneedle 94.06%
: Au / PVP Microneedle 95.72%
: Ag / PVP Microneedle 98.01%
• Evaluation of drug delivery efficacy using artificial skin tissue
- Drug delivery using Ibuprofen (25 ℃)
: PVP microneedle 85.96%
: Au / PVP Microneedle 87.30%
Ag / PVP Microneedle 88.31%
• Establishment of mass production process for radiation-conducting ion-conducting microneedle
- Characterization according to microneedle retention period
: Length change after skin attachment after 10 months storage
: Immediately after manufacture: 10 months storage = 643.25 μm: 639.68 μm
- Comparison of physical properties with existing commercial products (mechanical properties superior to commercial products)
: PVP microneedle 295.67 kPa,
: ^ⓇPatch-pro 284.88 kPa,
: ^ⓇCuresys 173.08 kPa
■ Prototype production of ion conductive microneedle complex drug carrier using radiation
• Establish molds and processes for mass production of drug carriers
- Manufacture of product using gamma ray irradiation of 60Co source and 10Mev electron accelerator of electron radiation proof research agreement
- Error correction and product optimization process according to prototype production
: Issuance of test report after test of completeness and performance evaluation
: Electrical Characteristics (Resistance) 2.64 × 10 ^ 2 Ωcm
: Peeling force (adhesive force) 10.22 g / 20mm
■ Transdermal drug delivery patch performance evaluation, process optimization, prototype production
• Microneedle Array Drug Delivery Performance Evaluation
- Development of multi-layered / multicellular artificial skin tissue using 3D printer
- Evaluation of drug delivery efficiency and drug behavior through skin
- Time and cost reduction and prototype completion by optimizing each process

(출처 : SUMMARY 20p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 15
• CONTENTS ... 27
• 목차 ... 29
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 31
• 제1절 연구개발의 개요 ... 31
• 제2절 연구개발의 중요성 ... 32
• 1. 연구 배경 ... 32
• 2. 연구 추진의 필요성 ... 32
• 3. 기존 기술과의 차별성 및 우수성 ... 33
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 35
• 제1절 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 35
• 1. 기술 현황 ... 35
• 2. 시장 현황 ... 35
• 3. 경쟁기관 현황 ... 36
• 4. 지식재산권 현황 ... 36
• 5. 표준화 현황 ... 37
• 제2절 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 37
• 1. 기술 현황 ... 37
• 2. 시장 현황 ... 38
• 3. 경쟁기관 현황 ... 39
• 4. 지식재산권 현황 ... 40
• 5. 표준화 현황 ... 40
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 41
• 제1절 방사선 이용 이온전도성 약물담지용 소재 개발 ... 41
• 제2절 방사선 이온화에너지에 대한 약물 및 고분자 안전성 평가 ... 44
• 제3절 방사선 이용 전도성 고분자 복합체 기반 약물담지용 소재 제조 ... 54
• 제4절 방사선 이용 이온전도성 약물담지 고분자 전달체 제조조건 확립 ... 68
• 제5절 이온전도성 니들형 전달체 제형 설계 및 방사선 조사조건 확립 ... 71
• 제6절 방사선 이용 전도성 고분자 복합체 기반 약물담지 제조조건 확립 ... 76
• 제7절 방사선 이용 마이크로니들형 고분자 소재 제형 및 이온화에너지 조사조건 확립 ... 87
• 제8절 방사선 이용 이온전도성 마이크로니들의 약물전달 효능평가 ... 102
• 제9절 방사선 이용 이온전도성 마이크로니들의 대량생산 기술개발 및 시작품제작 ... 118
• 제10절 대면적 마이크로니들 금형 어레이 제작 공정기술 개발 ... 122
• 제11절 방사선 이용 마이크로니들 어레이 패치 공정기술 개발 ... 125
• 제12절 마이크로니들 어레이 패치 성능 검사 ... 127
• 제4장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 133
• 제1절 목표달성도 ... 133
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 143
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 144
• 제1절 활용계획 ... 144
• 제2절 기대효과 ... 144
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 147
• 제7장 참고문헌 ... 152
• 끝페이지 ... 154